CN103029333B - 生活用纸及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种生活用纸的制造方法，步骤包括：提供经起皱的生活用纸原纸；利用计算机辅助设计出在生活用纸原纸上需形成的立体图案的三维立体模型，并对该立体模型进行切片分层，获得每层的成型信息；提供符合需求的构成立体图案的基体以及粘结剂；以及将成型信息输入三维打印设备，利用三维打印设备在生活用纸原纸上分层成型所述立体图案。本发明还提供由上述制造方法形成的生活用纸。本发明通过三维打印技术将基体材料粘结到生活用纸原纸表面以形成立体图案，给使用者的立体效果更加显著，不影响原有生活用纸原纸的强度。同时还可以调节三维打印设备的喷头设置位置以及行进路线以形成不同形状的立体图案，相对于压花工艺而言，无需更换压花辊，可节省设备更换成本。

Description

生活用纸及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种生活用纸及其制造方法。

背景技术

纸是与人类生产活动息息相关的物品，其中生活用纸更甚之。随着人们生活水平的提高，生活用纸的应用越来越广泛，人们对生活用纸的功能性及其带给使用者感官效果的要求也越来越严格。目前，为了迎合市场需求，越来越多的生活用纸采用印花、压花等方式用于提升使用者的视觉及触觉效果。

印花主要是通过胶版印刷、喷涂等方式将染料涂覆到纸张表面，其仅仅能给使用者一种视觉感受，在触觉效果上则无改善。压花是近年来应用较为广泛的技术，经过压花的纸，其表面存在凹、凸相间的部分，在增加纸张厚度的同时，可以改善使用者的视觉及触觉效果。但压花是通过机械力作用于原纸表面的某一点，使纸内纤维产生形变，这将不同程度地影响纸张抗张强度。同时压花辊由于长时间受压力作用，在使用一定时间后即需更换，造成浪费，且当需要改变纸张表面图案时，则需更换压花辊，生产投资较大。

目前，亦有在半干起皱时，使纸张表面产生图案，但采用这种方式在纸张表面形成的立体图案往往不够明显；亦有用两个辊筒对原纸进行挤压，使纸张表面产生褶皱的同时产生立体图案的干起皱工艺，但是这也会对纸张的强度产生一定的影响。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种生活用纸及其制造方法以解决上述缺陷。

一种生活用纸的制造方法，步骤包括：

提供经起皱的生活用纸原纸；

利用计算机辅助设计出在生活用纸原纸上需形成的立体图案的三维立体模型，并对该立体模型进行切片分层，获得每层的成型信息；

提供符合需求的构成立体图案的基体以及粘结剂；以及

将成型信息输入三维打印设备，利用三维打印设备在生活用纸原纸上分层成型所述立体图案。

一种生活用纸，由上述的生活用纸的制造方法形成。

一种生活用纸，包括原纸及形成在原纸上的立体图案，该立体图案由基体及粘结剂粘合至原纸的至少一个表面上形成，该基体相互之间以及基体与原纸之间通过粘结剂粘合。

本发明通过三维打印技术将基体材料粘结到生活用纸原纸表面以形成立体图案，给使用者的立体效果更加显著，相对于现有的压花工艺而言，不影响原有生活用纸原纸的强度。同时还可以调节三维打印设备的喷头设置位置以及行进路线以形成不同形状的立体图案，无需更换压花、印花辊，可节省设备更换成本。

附图说明

图1是本发明一实施例的生活用纸的制造工艺示意图。

图2是图1中的II视角的生活用纸的结构示意图。

主要元件符号说明

生活用纸原纸	10
		三维打印设备	20
电干燥器	30
		生活用纸	40
立体图案	50

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

本发明涉及一种表面具有立体图案的生活用纸及其制造方法。本发明所涉及的具有立体图案的生活用纸是对经起皱的生活用纸原纸进行进一步加工，并采用三维打印技术，将植物纤维粉末和粘结剂等喷射至原纸表面，形成具有立体图案的生活用纸。使用者在使用时可以看到明显的立体图案，同时不会损害原有的生活用纸原纸的强度。

本发明提供的生活用纸的表面有非常显著的立体图案，且可根据具体产品的要求，在这些立体图案的全部构成要素或者部分构成要素上添加一种或者多种不同的颜色，给使用者同时带来触觉及视觉上的效果。立体图案的构成要素主要由植物纤维粉末和粘结剂结合至生活用纸原纸的表面构成。

本发明以植物纤维作为起皱生活用纸原纸的主要基材。植物纤维经过成型、干燥及起皱（干起皱或湿起皱）各工艺后，可制成生活用纸原纸。一般生活用纸原纸的基重介于15～40gsm之间。此生活用纸原纸经过三维打印，将快速成型材料粉末与粘结剂喷射于原纸表面并相互结合，形成一定形状的立体图案。

三维打印技术是快速成型技术中的一种，采用分层加工、迭加成型的原理，成型出所需要的三维产品。其成型过程一般包括如下步骤。

首先，利用计算机辅助设计出所需产品的三维立体模型，并对该立体模型进行切片分层，获得每层的成型信息。

其中建立立体模型，可以借助特定软件，将所需产品之具体参数输入计算机之后形成。或者可以采用逆向工程，量出已有产品的尺寸参数并输入计算机来建立立体模型。特定软件可以采用Pro-E、Solidworks等业内熟悉的建模软件。

对于目前的三维打印机来讲，大多是运行特定的文档格式来进行加工，因此在将立体模型输入三维打印机进行加工之前，需要对该立体模型进行切片分层，获得运行所需的每层的成型信息，并生成合适的运行文档。每层的成型信息包括用于体现层状的形貌的几何数据，例如该层的轮廓、边界位置参数等。通常分层越薄、越多，生成产品时更精准，但费时较多。而分层越厚、越少，则阶梯状越明显，生成的产品越粗糙。

同时，提供符合需求的构成产品的成型材料。根据不同类型的快速成型方法，材料的状态可不同，例如可以是呈液态或者固态粉末状。

然后，将成型信息输入三维打印设备，利用三维打印设备分层成型，以最终得到所需的立体产品。

针对本发明而言，三维打印设备至少应包括输送系统、存储器、喷洒系统。喷洒系统具有多个可移动的喷头以在不同位置喷出成型材料用于成型。通过调节各喷头的移动路线及喷射量来控制立体图案的形状及立体图案凸出于原纸表面的高度。首先，利用计算机辅助设计出所需立体图案的三维立体模型，并对该立体模型进行切片分层，获得每层的成型信息。同时，提供符合需求的构成立体图案的基体以及粘结剂。然后将成型信息输入三维打印设备，利用三维打印设备在生活用纸原纸上分层成型所述立体图案，以最终得到所需的生活用纸。进一步地，还可以选择性地对形成立体图案后的生活用纸进行干燥，以使生活用纸的水份含量符合要求。

本发明可在生活用纸原纸的一面经过三维打印形成立体图案，也可以在生活用纸原纸的两面均经过三维打印形成立体图案。如果生活用纸原纸的两个相对表面均经过三维打印，其两个相对表面上的立体图案可以是错落分布，也可以是在两个相对表面的同一个位置。经三维打印形成了立体图案之后的纸张可通过风干、冷冻干燥、超临界干燥、气干、电干等工艺确保最终形成的生活用纸的含水量符合要求。

本发明所提及的表面具有立体图案的生活用纸成型方式中，三维打印形成立体图案时，生活用纸原纸优选可相对三维打印设备静止，例如可采用间歇式开卷或旋转喷头打印。

本发明所提及的用于三维打印形成立体图案的快速成型材料所用的基体材料来源可以是与生活用纸原纸相同的原料，例如植物纤维，还可以是热熔纤维、无纺材料等其他材料，优选植物纤维。这些材料可为粉末状，亦可以是纤维悬浮液，优选粉末状。上述粉末状成型材料的平均粒径小于3mm，优选小于1mm，更优选小于0.1mm。

本发明所提及的用于三维打印快速成型的粘结剂可以选择聚乙烯醇、丙烯酸类树脂（如聚丙烯酰胺、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸酯等），或者环氧基官能聚合物（如碱性固化湿强度树脂聚合的胺-表氯醇缩合产物，环氧基-改性的有机反应性硅酮、缩水甘油基醚、缩水甘油基酯和缩水甘油基胺树脂，以及脂肪族或环脂肪族非缩水甘油基环氧基树脂等）。

优选还可向粘结剂中添加柔软剂（如聚二甲基硅氧烷、羟基硅油、环氧和聚醚改性硅油等有机硅类，硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐、DHTDMAC等季铵盐类柔软剂），保湿剂（如1，3-丁二醇、山梨醇、木糖醇、甘油、聚乙二醇、PCA-Na、神经酰胺、透明质酸、燕麦β-葡聚糖、乳酸、尿囊素、海藻糖、α-甘露聚糖、羟乙基碳酰胺、二甲基硅油、GTCC、乳木果油等）。同时，亦可根据产品需要添加表面活性剂（如烷基羧酸盐类、烷基磺酸盐类等阴离子型，季铵盐类、烷基吡啶盐、胺盐等阳离子型，甜菜碱等两性型，聚氧乙烯、多元醇、氧化胺等非离子型表面活性剂），染料（优选天然植物性染料）等。

这些添加物可以同时添加亦可以添加其中一种或者多种。

上述基体材料与粘结剂一起经过三维打印与生活用纸原纸结合，且这些基体材料与粘结剂构成生活用纸原纸表面的立体图案。

本发明中所提及的表面具有立体图案的生活用纸，其立体图案的形状及具有的颜色可以根据产品最终要求决定并通过控制三维打印设备的喷头的行径路线以及喷射量得以实现。例如，对于染料这种添加物，可以通过设置单独的存储器并配备独立的喷头，使形成的立体图案可以依据需要在其特定部位着色，或者在不同特定部位着色不同，或者整体立体图案均具有颜色。

在一具体的实施例中，基体材料为桉木浆粉末，粒径60μm。粘结剂包含如下重量比成份：聚丙烯酰胺，3%；聚二甲基硅烷，2%；尿囊素，3%，天然红色素，0.4%；去离子水，余量。其中聚二甲基硅烷作为柔软剂；尿囊素作为保湿剂；天然红色素作为染料。

如图1所示，将预设需要获得的生活用纸上的立体图案生成计算机可执行的三维打印层面信息，生活用纸原纸10经开卷后，经过三维打印设备20，对生活用纸原纸10的两个相对表面同时进行打印成型。其中三维打印设备20中的部分喷头喷射出桉木浆粉末，另一部分喷头喷射粘结粉末与粉末、粉末与生活用纸原纸10所需的粘结剂。三维打印设备20根据获得的层面信息，即可喷射出桉木浆粉末及粘结剂，如此反复形成多层结构，即可在生活用纸原纸10两个表面形成具有设定的图案形状、大小及高度的立体图案50。之后再经过电干燥器30，将刚形成立体图案50的纸张干燥至水分符合要求，再进行复卷即形成所需的生活用纸40。图2所示为生活用纸40其中一个表面所形成的立体图案50。上述实施例中的立体图案50的形成形状、排布方式以及所用原料仅示例性地说明本发明的制造方法，可以理解不应构成对本发明的限制。

本发明借由上述制造方法亦提供一种生活用纸，该生活用纸包括原纸及形成在原纸上的立体图案，该立体图案由基体及粘结剂粘合至原纸的至少一个表面上形成，该基体相互之间以及基体与原纸之间通过粘结剂粘合。

其中原纸、基体、粘结剂的材料可参上述制造方法中的说明，原纸、基体、粘结剂的形成方式即由上述制造方法中所得，此不赘述。

本发明通过三维打印技术将基体材料粘结到生活用纸原纸表面以形成立体图案，给使用者的立体效果更加显著，且不影响原有生活用纸原纸的强度。同时还可以调节三维打印设备的喷头设置位置以及行进路线以形成不同形状的立体图案，无需更换压花、印花辊，可降低成本。

Claims (8)

1.一种生活用纸的制造方法，步骤包括：

提供经起皱的生活用纸原纸；

利用计算机辅助设计出在生活用纸原纸上需形成的立体图案的三维立体模型，并对该立体模型进行切片分层，获得每层的成型信息；

提供符合需求的构成立体图案的基体以及粘结剂；以及

将成型信息输入三维打印设备，利用三维打印设备在生活用纸原纸上分层成型所述立体图案，其中，所述三维打印设备包括输送系统、存储器以及喷洒系统，该喷洒系统具有多个可移动的喷头，通过调节各喷头的移动线路和喷射量来控制立体图案的形状和立体图案突出于原纸表面的高度；

对形成立体图案后的生活用纸进行干燥；

其中，所述生活用纸原纸的两个表面上均形成所述立体图案，两相对表面上的立体图案错落分布，以形成双面的立体效果。

2.如权利要求1所述的生活用纸的制造方法，其特征在于：三维打印形成立体图案时，生活用纸原纸相对三维打印设备静止。

3.如权利要求1所述的生活用纸的制造方法，其特征在于：构成立体图案的基体为植物纤维、热熔纤维或者无纺材料。

4.如权利要求3所述的生活用纸的制造方法，其特征在于：构成立体图案的基体呈粉末状。

5.如权利要求1所述的生活用纸的制造方法，其特征在于：构成立体图案的粘结剂为聚乙烯醇、丙烯酸类树脂，或者环氧基官能聚合物。

6.如权利要求5所述的生活用纸的制造方法，其特征在于：所述粘结剂中还添加柔软剂、保湿剂、表面活性剂、染料中的一种或者多种。

7.如权利要求6所述的生活用纸的制造方法，其特征在于：所述三维打印设备为染料配备独立的存储器和喷头以在立体图案上的所需部位着色。

8.一种生活用纸，由权利要求1-7项中任意一项所述的生活用纸的制造方法形成。